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Kaltwasserextraktion von Mogrosiden aus Mönchsfrüchten mit Ultraschall

  • Mönchsfrucht (S. grosvenorii) und insbesondere dessen Verbindung Mogrosid V wird als natürliches Süßungsmittel ohne Kaloriengehalt verwendet.
    Mogrosiden.
  • Die Ultraschallextraktion ist ein einfaches, schnelles, reproduzierbares und zuverlässiges Extraktionsverfahren, das erfolgreich zur Herstellung von natürlichem, kalorienfreiem Süßstoff aus der Mönchsfrucht eingesetzt wird.
  • Die Ultraschallextraktion kann mit Wasser oder Lösungsmitteln wie Ethanol oder Methanol durchgeführt werden. Die Wasserextraktion ist eine umweltfreundliche Methode, mit der sich hochwertige Mogrosidextrakte herstellen lassen.

Mogroside als Süßungsmittel

Chemische Struktur von Mogrosid V. Die Ultraschallextraktion verbessert die Isolierung der Mongroside aus der Mönchsfrucht und führt zu einer höheren Ausbeute an der süßen Substanz. Chemische Struktur von Mogrosid V [/caption]Die Mönchsfrucht enthält cucurbitanartige Triterpenoide, die als Mogroside bekannt sind. Vor allem das Mogrosid V hat Aufmerksamkeit erregt, da es 100-250 Mal süßer ist als normaler Zucker und dabei keine Kalorien enthält. Daher ist der Mönchsfruchtextrakt heute ein beliebtes natürliches, kalorienfreies Süßungsmittel. Seine süß schmeckenden Mogroside zeigen verschiedene gesundheitliche Vorteile wie antioxidative und entzündungshemmende Eigenschaften, die den Verzehr in vielerlei Hinsicht vorteilhaft machen.

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Ultrasonic SonoStation - Ein All-in-One-Ultraschall-Produktionssystem, bestehend aus Tank, Rührer, Pumpe und produktionsbereitem Sonicator.

SonoStation – ein Ultraschallsystem mit 2x 2kW Ultraschallgeräten, Rührtank und Pumpe – ist ein benutzerfreundliches System zur Extraktion.

 

Die botanische Extraktion mit Ultraschall bringt höhere Ausbeuten. Der Hielscher UIP2000hdT, 2000 Watt Homogenisator ist leistungsfähig genug, um Batch-Behälter von 10 bis 120 Litern schnell und zuverlässig zu extrahieren.

Ultraschall-Extraktion von pflanzlichen Stoffen - 30 Liter / 8 Gallonen Batch

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Ultraschallextraktion von Mogrosiden aus Mönchsfrüchten

Die Ultraschallextraktionstechnik ist bekannt dafür, dass sie die Extraktionsprozesse intensiviert, indem sie Zellstrukturen öffnet und den Stofftransport erhöht. Mogrosidextrakte können sehr effizient aus dem Rohmaterial der Frucht gewonnen werden, wobei Wasser oder verschiedene wässrige Lösungen als Lösungsmittel verwendet werden. Die Sonikation ist eine milde, nicht-thermische Behandlung, die mit der Kaltwasserextraktion kombiniert werden kann, um Mönchsfruchtextrakte von höchster Qualität herzustellen. Durch die milde Prozesstemperatur und den Verzicht auf scharfe Lösungsmittel wird ein thermischer und chemischer Abbau der Mogroside verhindert.
Was jedoch die Verwendung von Lösungsmitteln betrifft, so kann die Beschallung mit einer Vielzahl von Extraktionsmedien verwendet werden. Lesen Sie mehr über die Verwendung von Lösungsmitteln für die Ultraschallextraktion von Pflanzen!
In einer Fallstudie von Luo et al. (2016) wurde beispielsweise festgestellt, dass die ultraschallunterstützte Fest-Flüssig-Extraktion von Mogrosiden in Methanol/Wasser (80:20 v/v) optimale Ergebnisse liefert und gleichzeitig bequem, kostengünstig und hoch reproduzierbar ist.

Warum Ultraschall für die Extraktion von Mönchsfrüchten?

Die Sondenextraktion mit Ultraschall ist eine hochwirksame Methode zur Gewinnung von Mogrosiden aus der Mönchsfrucht (Siraitia grosvenorii), einem natürlichen Süßungsmittel, das für seine intensive Süße ohne Kalorien bekannt ist. Im Folgenden werden einige wichtige Aspekte dieses Extraktionsverfahrens erläutert:

Prinzip der Ultraschallextraktion: Bei der Sondenextraktion mit Ultraschall wird mit hochintensivem Ultraschall Kavitation in einem Lösungsmittel erzeugt. Die rasche Bildung und der Zusammenbruch dieser Blasen erzeugen lokal starke Kräfte, die die Zellwände oder das Pflanzenmaterial aufbrechen und den Stoffaustausch fördern, wodurch die Freisetzung von Mogrosiden in das Lösungsmittel erleichtert wird.

  • Effizienz: Die Ultraschallextraktion ist für ihre hohe Effizienz bei der Extraktion bioaktiver Verbindungen wie Mogroside bekannt. Sie verkürzt die Extraktionszeiten im Vergleich zu konventionellen Methoden erheblich, was sie zu einer bevorzugten Wahl für zahlreiche Extraktionsanwendungen macht.
  • Auswahl der Lösungsmittel: Die Wahl des Lösungsmittels ist entscheidend. In der Regel wird Wasser oder eine Mischung aus Wasser und Ethanol zur Extraktion von Mogrosiden aus der Mönchsfrucht verwendet. Das Lösungsmittelgemisch kann zur Optimierung der Extraktionseffizienz und der Reinheit des Extrakts zusammengestellt werden.
  • Optimierung: Parameter wie Beschallungszeit, Temperatur, Lösungsmittelkonzentration und das Verhältnis von Mönchsfrucht zu Lösungsmittel sollten optimiert werden, um die Mogrosidextraktion zu maximieren und gleichzeitig den Abbau dieser Verbindungen zu minimieren.
    Temperaturregelung: Die Überwachung und Kontrolle der Temperatur während der Ultraschallextraktion ist von wesentlicher Bedeutung. Erhöhte Temperaturen können zu einem Abbau der Mogroside führen und die Qualität des Extrakts beeinträchtigen.
    Lesen Sie mehr über die Temperaturkontrolle während der Beschallung!
  • Skalierbarkeit: Die Ultraschallsondenextraktion kann in verschiedenen Größenordnungen durchgeführt werden, von kleinen Laboreinrichtungen bis hin zu größeren industriellen Systemen. Die Wahl des Maßstabs sollte sich nach dem Verwendungszweck und den Produktionsanforderungen richten.
  • Die Vorteile der Mogrosidextraktion mit Ultraschall auf einen Blick:

    • höhere Ausbeute
    • Höhere Qualität
    • nicht-thermische, kalte Extraktion
    • lösungsmittelfrei
    • reduzierten Extraktionsdauer
    • Prozessintensivierung
    • Nachrüstung möglich
    • umweltfreundliche Extraktion
    UP200Ht Sonicator für die Extraktion von Mönchsfrüchten

    Sonicator UP200Ht für die Extraktion von Mönchsfrüchten

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    In dieser Präsentation führen wir Sie in die Herstellung botanischer Extrakte ein. Wir erläutern die Herausforderungen bei der Herstellung hochwertiger botanischer Extrakte und wie ein Sonicator Ihnen helfen kann, diese Herausforderungen zu meistern. Diese Präsentation zeigt Ihnen, wie die Ultraschallextraktion funktioniert. Sie erfahren, welche Vorteile Sie bei der Verwendung eines Sonicators für die Extraktion erwarten können und wie Sie einen Ultraschallextraktor in Ihre Extraktproduktion integrieren können.

    Botanische Ultraschallextraktion - Wie man Ultraschallgeräte zur Extraktion botanischer Verbindungen verwendet

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    Hochleistungs-Ultraschall-Extraktoren

    Hielscher Ultrasonics bietet leistungsstarke kompakte Labor-, mittelgroße Tisch- und Industrie-Ultraschall-Extraktoren, die im Dauerbetrieb rund um die Uhr unter Volllast betrieben werden können. Je nach Rohstoff und Prozessvolumen bieten wir Ihnen ein auf Ihre Bedürfnisse abgestimmtes Ultraschallextraktionssystem. Sie haben die Wahl zwischen Batch- und kontinuierlicher Extraktion. Ein späteres Scale-up auf größere Prozesskapazitäten ist problemlos möglich, da Ultraschallprozesse linear skaliert werden können.
    Hielscher Pilot- und Industrieschallköpfe liefern zuverlässig sehr hohe Amplituden – Amplituden von bis zu 200µm können zuverlässig und kontinuierlich im 24/7-Betrieb erzeugt werden. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschallsonotroden erhältlich. Die Robustheit der Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglicht den Einsatz bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen.
    Als langjährig erfahrener Hersteller von Hochleistungs-Ultraschallextraktoren ist Hielscher Ihr zuverlässiger Partner für anspruchsvolle Extraktion. Wir beraten und unterstützen unsere Kunden mit unserem Wissen und begleiten sie von der Machbarkeitsprüfung bis zur industriellen Installation.
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    In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren:

    Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
    10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
    0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
    10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000
    n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
    n.a. größere Cluster aus UIP16000

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    Ultraschall-Durchflusszellen werden unter anderem für die Partikelzerkleinerung und die Extraktion von Pflanzen eingesetzt.

    Ultraschall-Durchflussreaktoren sind hocheffizient bei der Pflanzenextraktion

    Vorteile der Ultraschallextraktion

    • Hochwertige Extrakte
    • vollständigere Extraktion
    • Hohe Extraktionsrate
    • Verwendung verschiedener Lösungsmittel
    • nicht toxisch
    • Nicht-thermische (kalte) Methode
    • Schneller Extraktionsprozess
    • Sicher und einfach zu bedienen
    • lineare Skalierbarkeit


    Literatur

    • Jing Liu, Can Liu, Yonghai Rong, Long Rong (2012): Extraktion von Mogrosid und Limonin mit verschiedenen Extraktionsmethoden und deren Modellierung. International Journal of Food Engineering, Volume 8, Issue 2. 1556-3758.
    • Luo Z., Shi H., Zhang K., Qin X., Guo Y., Ma X. (2016): Liquid chromatography with tandem mass spectrometry method for the simultaneous determination of multiple sweet mogrosides in the fruits of Siraitia grosvenorii and its marketed sweeteners. J Sep Sci. November 2016;39(21):4124-4135.
    • Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch- und kontinuierliche ultraschallunterstützte Extraktion von Boldoblättern (Peumus boldus Mol.). Internationale Zeitschrift für Molekularwissenschaften 14, 2013. 5750-5764.
    • Dogan Kubra, P. K. Akman, F. Tornuk(2019): Verbesserung der Bioverfügbarkeit von Salbei und Minze durch Ultraschallextraktion. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
    • Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimierung der Extraktion von phenolischen Verbindungen aus Jujube (Ziziphus Jujube) mittels ultraschallgestützter Extraktionsmethode.

    Wissenswertes

    Was ist eine Mönchsfrucht?

    Die Früchte von Siraitia grosvenorii (Swingle), einer krautigen Rebe, die auch als Luo Han Guo, Buddha fuit oder Langlebigkeitsfrucht bekannt ist, sind in Asien weit verbreitet, wo sie als Heilpflanze zur Behandlung von Husten, Halsschmerzen und Verstopfung geschätzt werden. In der westlichen Welt sind Mönchsfruchtextrakte als kalorienfreier Süßstoff für Lebensmittel und Getränke sehr beliebt.
    Die Hauptbestandteile der rohen Luo-Han-Guo-Fruchtextrakte sind Cucurbitanglykoside (bekannt als Mogroside, insbesondere Mogroside II, III, IV, V und VI) sowie Flavonoide und Melanoidine.
    Mogroside sind cucurbitanartige Triterpenoidglykoside, die für den intensiven süßen Geschmack verantwortlich sind. Mönchsfrüchte‘ Glykoside sind aus verschiedenen Mogrosiden zusammengesetzt. Mogrosid V ist die wichtigste Süßungskomponente der Frucht und ist in S. grosvenorii in relativ großen Mengen (0,50%) vorhanden. Der reine Mogrosid-V-Extrakt ist ca. 250-450 Mal süßer als die gleiche Konzentration von Saccharose (Haushaltszucker)
    Mönchsfruchtextrakt, der mit Wasser als Lösungsmittel isoliert wurde, ist etwa 150 Mal süßer als Saccharose und bleibt Berichten zufolge auch dann stabil, wenn er 5 Stunden lang in Wasser gekocht wird.
    Die Forschung hat gezeigt, dass Mogrosid V als Antioxidans wirkt, das reaktive Sauerstoffspezies (ROS) abfangen kann und dadurch DNA-Schäden verhindert. Diese vielfältigen Eigenschaften der Mogroside aus der Mönchsfrucht machen den Extrakt zu einem hochgeschätzten Produkt. Die ultraschallunterstützte Extraktion wurde erfolgreich angewandt, um Mogrosid V aus S. grosvenorii (Mönchsfrucht) zu extrahieren und zu isolieren, das in Nahrungsmitteln und Getränken sowie in medizinischen Produkten verwendet werden kann.

    Was sind die aktiven Inhaltsstoffe der Mönchsfrucht?

    Die Mönchsfrucht (Siraitia grosvenorii), auch bekannt als luo han guo, enthält mehrere Wirkstoffe, von denen die Mogroside die wichtigsten sind. Hier sind die wichtigsten aktiven Bestandteile:

    • Mogrosiden: Dabei handelt es sich um eine Gruppe von Triterpenglykosiden, die die wichtigsten Süßungsmittel in der Mönchsfrucht darstellen. Das auffälligste von ihnen ist Mogrosid V, das am häufigsten vorkommt und am süßesten ist.
    • Vitamine: Die Mönchsfrucht enthält Vitamin C und mehrere B-Vitamine.
    • Aminosäuren: Er enthält verschiedene Aminosäuren, die zu seinem Nährwertprofil beitragen.
    • Antioxidantien: Die Mönchsfrucht ist reich an Antioxidantien, die zur Bekämpfung von oxidativem Stress im Körper beitragen.
    • Polysaccharide: Diese tragen zu den allgemeinen gesundheitlichen Vorteilen der Frucht bei, einschließlich möglicher immunstärkender Eigenschaften.

    Die Mogroside, insbesondere Mogrosid V, sind für die intensive Süße der Mönchsfrucht verantwortlich, die bis zu 250-mal süßer sein kann als Saccharose (Haushaltszucker), aber keine Kalorien hat.

    Treibt Mönchsfrucht den Blutzuckerspiegel in die Höhe?
    Mönchsfruchtsüße gilt im Allgemeinen als insulinneutral, d. h. sie treibt den Insulinspiegel nicht in die Höhe.

    Null Kalorien und Kohlenhydrate: Der Süßstoff aus der Mönchsfrucht enthält keine Kalorien und keine Kohlenhydrate, so dass er den Blutzuckerspiegel nicht erhöht.
    Mogrosiden: Die süßen Bestandteile der Mönchsfrucht, vor allem Mogrosid V, werden anders verstoffwechselt als Zucker und haben nicht die gleichen Auswirkungen auf den Blutzucker- und Insulinspiegel.
    Studien und Forschung: Untersuchungen haben gezeigt, dass Mönchsfruchtextrakt den Blutzucker- oder Insulinspiegel nicht wesentlich beeinflusst. Dies macht ihn zu einem geeigneten Süßungsmittel für Menschen mit Diabetes oder für diejenigen, die ihren Blutzuckerspiegel kontrollieren wollen.

    Auch wenn die Reaktionen auf Süßstoffe individuell unterschiedlich ausfallen können, deutet alles darauf hin, dass Mönchsfruchtsüße keinen Insulinschub auslöst und eine sichere Alternative für diejenigen ist, die sich Sorgen um ihre Blutzuckerkontrolle machen.

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